非小细胞肺癌中的细胞因子和趋化因子调控网络：空间生物标志物以及基于证据的联合免疫治疗框架

《Critical Reviews in Oncology/Hematology》：Cytokine and chemokine circuits in non-small cell lung cancer: spatial biomarkers and an evidence-guided framework for combination immunotherapy

　　•整合了非小细胞肺癌（NSCLC）不同微环境中的单细胞、空间和临床证据。•细胞因子回路决定了免疫激活、排斥和免疫检查点抵抗机制。•空间背景有助于解释候选细胞因子生物标志物的意义。•我们提出了一种针对具体声明、分层次的证据框架来描述细胞因子回路。•我们的框架指导生物标志物的验证和联合治疗策略的测试。

引言
2022年，肺癌导致全球约181万人死亡（Bray等人，2024年）。非小细胞肺癌（NSCLC）占所有肺癌病例的绝大多数，涵盖了不同的组织学、分子和临床特征。针对PD-1或PD-L1的免疫检查点抑制剂（ICIs）改善了部分患者的预后，但原发性和获得性耐药性仍然限制了疾病的长期控制（Capella等人，2024年）。PD-L1表达和肿瘤突变负担（TMB）仅能部分解释这些差异，因为它们提供的关于免疫细胞状态、组织结构和治疗诱导适应的信息有限。在肿瘤免疫微环境（TIME）中，恶性细胞、免疫细胞、基质细胞和内皮细胞交换细胞因子和趋化因子，这些因子影响免疫细胞的招募、激活和抑制（Rahal等人，2025年）。例如，XCL1、XCL2、CCL5、IL-12、IL-15、IL-18、I型干扰素、CXCL9和CXCL10可以促进树突状细胞的招募、自然杀伤（NK）细胞的激活以及效应T细胞的迁移（Barry等人，2018年；Chung等人，2023年；Lim等人，2024年；Rahal等人，2025年）。每种介质的作用取决于其来源细胞、受体靶点、浓度、持续时间、空间位置和治疗历史；忽略这些因素的测量结果在生物学和临床上的特异性较差（Chen等人，2024年；Rahal等人，2025年）。最近在NSCLC中的单细胞和空间研究开始揭示细胞因子和趋化因子信号传导的细胞来源和空间分布，显示同一病变内存在激活和抑制程序。富含CXCL9/10的免疫枢纽、三级淋巴结构（TLSs）、抑制性巨噬细胞区域以及TGF-β富集的排斥边缘代表了具有临床相关性的但相互重叠的微环境（Ren等人，2024年）。这种组织结构使得细胞邻近性、组织可及性和功能状态成为解释免疫活动的重要因素。尽管取得了这些进展，但在观察结果与机制解释之间仍存在重要差距。基于转录组的配体-受体预测可以识别可能的相互作用，而空间数据只能将细胞定位在同一组织区域。要建立功能性的细胞因子回路，还需要额外的蛋白质水平或通路证据，以及可行的扰动实验。预测的相互作用也会因计算方法和参考资源的不同而有所差异（Chen等人，2024年；Dimitrov等人，2022年）。然而，即使是一个得到充分支持的相互作用，也不能假设其在所有病变或整个治疗期间都是一致的。从一个病变或治疗时间点获取的样本可能无法捕捉到重要的临床变化：一项针对接受新辅助化疗免疫治疗的NSCLC患者的预后研究显示，治疗前后纤维母细胞-髓系屏障和TLS状态存在差异（Yan等人，2025年）。仅在ICI治疗组中观察到的关联无法区分一般的预后标志物和预测ICI特定益处的标志物，也不能证明靶向相关通路会改善患者预后（So等人，2023年）。这些证据上的限制在将生物学观察转化为治疗策略时也同样重要。例如，与纤维母细胞相关的TGF-β通路已被发现与免疫排斥和ICI耐药的肺腺癌生态系统相关，使其成为潜在的治疗靶点，但这种关联并不能证明TGF-β抑制会对所有患者有益（Lee等人，2025年）。在一项针对PD-L1高表达的晚期NSCLC的随机III期试验中，双靶点药物bintrafusp alfa并未比pembrolizumab带来更高的疗效，反而导致了更多的治疗相关不良事件（Cho等人，2023年）。这种生物学合理性と临床效益之间的差距揭示了一个更广泛的问题：提出的细胞因子回路通常在没有一致的方法来评估其作用环境或支持治疗干预的证据强度的情况下就被推广。因此，需要一个带有上下文注释、分层次的证据框架来确定哪些发现值得临床开发，以及在指导生物标志物选择或联合治疗策略之前还需要哪些验证。

为了解决这一证据解释问题，我们提出了一个带有上下文注释、分层次的证据框架，用于评估NSCLC中的细胞因子和趋化因子回路。该框架针对特定的生物学或治疗声明进行评估，而不是为单个研究或通路分配单一的质量评分。对于每个候选回路，它整合了细胞来源、配体、受体靶点、空间微环境、疾病和治疗背景、功能扰动、药效学确认、检测准备情况和临床证据。这种结构区分了信号存在的证明与回路具有功能性需求、可治疗修改性和临床实用性的证据。为了促进透明的证据评估，我们区分了四个特定于声明的层次：机制合理性、在人类NSCLC中的验证、与治疗相关的证据以及已证明的临床效用。下面详细说明了层次分配的标准及其在代表性回路中的应用。该框架还指出了每种候选策略中最薄弱的证据联系，从而指明了下一步应优先进行空间验证、功能扰动、纵向采样、靶点参与评估、生物标志物验证还是前瞻性临床测试。我们的目标是将细胞因子和趋化因子图谱转化为关于ICI反应和耐药性的可测试假设。随后，前瞻性试验可以评估基于回路的生物标志物是否能改善患者选择并指导联合治疗伙伴的选择。

文献搜索方法
2026年9月25日，通过针对PubMed索引记录的定向搜索确定了相关文献。我们专注于2015年1月1日至2026年9月1日期间发表的研究。优先考虑的是自2021年以来发表的原始人类研究，这些研究将上述信号与空间组织或免疫治疗效果联系起来。选择标准包括关于细胞因子和趋化因子回路、空间免疫组织以及免疫治疗效果的原始人类NSCLC研究。

NSCLC中细胞因子和趋化因子回路的分层次证据框架
我们根据特定生物学或治疗声明的转化成熟度将审查的证据分为四个层次。第一层次是机制合理性，包括支持所提出回路的分子观察和实验模型。计算推断和功能扰动分别记录。第二层次是在人类NSCLC组织中的验证，需要支持细胞来源、受体靶点或特定空间组织的信息。

肺癌免疫微环境（TIME）的时间-空间组织
肺癌TIME可以通过三个相互关联的层来理解。时间层捕捉与阶段和治疗相关的免疫监视、平衡、排斥和逃逸的变化。空间层绘制了肿瘤巢、侵袭边缘、缺氧基质、血管和坏死区域、TLSs以及转移淋巴结中的信号传导。网络层连接了不同免疫群体中的招募、抗原呈递、检查点、细胞因子和代谢物。这些方面的联合分析有助于进一步理解……

免疫激活细胞因子和趋化因子回路
有效的抗肿瘤免疫作用通过招募、抗原捕获、激活、迁移和靶细胞杀伤等步骤实现。细胞因子和趋化因子通过相互重叠的回路协调这些过程。在NSCLC中，有三个特别重要的回路：cDC1-NK-T细胞轴、依赖CXCL9/10的效应细胞招募轴以及由CXCL13组织的Tfh-B细胞-TLS轴。它们的协调活动表明存在一个炎症微环境，在这种环境中PD-1/PD-L1阻断可以触发可恢复的免疫反应。

腺苷是一种嘌呤代谢物。腺苷信号传导和其他代谢途径在这里被视为细胞因子和趋化因子回路的相互作用调节因子。它们的参与解释了代谢背景如何限制细胞因子支持的免疫反应。抑制性信号在恶性细胞、基质细胞和免疫细胞中分布。TGF-β和IL-10抑制淋巴细胞和树突状细胞的功能，同时支持调节性T细胞和抑制性髓系状态（Rahal等人，2025年）。

TGF-β在淋巴细胞、髓系和基质细胞间协调免疫排斥
TGF-β在多个TIME组成部分中协调抑制作用。它促进调节性T细胞的分化，减少IFN-γ的产生和细胞毒性功能。在NK细胞中，TGF-β下调激活受体（如NKG2D），并在肿瘤侵入后导致功能逐渐丧失（Dean等人，2024年；Kitamura，2023年）。它还促进组织重塑巨噬细胞程序、中性粒细胞极化和基质基质沉积。EGFR相关的信号传导可以将肿瘤内在因素与...

细胞因子引导的生物标志物和患者分层
一个临床上有用的细胞因子生物标志物应能识别生物学故障模式，并提供超出已知变量的治疗结果信息（Wei等人，2023年）。仅凭细胞因子浓度难以区分不同的情况，因为同一种介质可能反映抗肿瘤激活、 compensatory inflammation（补偿性炎症）、组织损伤或免疫抑制。因此，我们结合了四个维度：通路活性、细胞来源和受体靶点、空间组织以及证据成熟度。

临床证据和可测试的联合治疗策略
临床整合首先需要将治疗与主要的免疫缺陷相匹配。一个炎症性肿瘤，如果具有响应性的耗尽前体T细胞池，可能会对PD-1/PD-L1阻断产生反应。而一个免疫被排斥的肿瘤可能需要控制TGF-β信号、异常血管、密集的基质或巨噬细胞屏障（Chen等人，2023a；Larroquette等人，2022年；Mariathasan等人，2018年）。一个免疫功能缺失但肿瘤细胞识别能力保留的肿瘤可能需要测试cDC1的激活情况。

当前局限性与未来展望的批判性视角
单细胞和空间研究已经明确了NSCLC中细胞因子和趋化因子信号的细胞来源和组织结构，包括与免疫治疗反应相关的免疫微环境（Chen等人，2024年；Rahal等人，2025年）。然而，现有的主要是横断面证据，因此需要纵向研究来解决时间变化和治疗诱导的适应现象。空间分析保留了组织背景，而平台覆盖范围和分辨率则影响了结果的准确性。

结论
细胞因子和趋化因子回路组织了NSCLC中不同空间微环境中的免疫激活、排斥和治疗适应。我们提出的框架将细胞来源、受体靶点、空间组织和治疗背景与特定声明的证据评估联系起来。这种方法通过识别免疫缺陷、干预的生物学条件以及下一步验证步骤，指导生物标志物的开发和联合试验设计。纵向和前瞻性研究可以...

伦理批准和参与同意
不适用。

作者贡献
LG和TL设计了研究。YP、MY、YM、YW、JL和TL负责数据收集和数据分析。YP准备了手稿。TL和LG修订了手稿。所有作者都阅读并批判性地审查了手稿内容，并批准了最终版本。

出版同意
不适用。

资金支持
本工作得到了国家自然科学基金（项目编号62571264和62171236）、江苏省社会发展重点项目（项目编号BE2022799）、江苏省高校自然科学科研重点项目（项目编号22KJA180006）以及江苏省高校清澜计划的支持。

利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。

作者简介
Xuming Xu是具有生物信息学和实验室项目经验的优秀本科生。主要研究项目涉及医学领域的分子生物学和生物信息学。

Yiming Xu | Mingheng Yang | Ye Ma | Yao Wang | Jiarui Liu | Tingming Liang | Li Guo